Программа для расчета динамических характеристик исполнительного двигателя системы рулевого привода.
Описание программы.
Программа предназначена для математического моделирования пневматического исполнительного двигателя с клапанным газораспределителем (время движения затвора – пренебрежимо мало) при отработке ступенчатого входного сигнала. Математическое моделирование осуществляется путем численного решения системы дифференциальных уравнений, описывающих работу привода (п.1.2.).
Структура программы.
Программа состоит из следующих подпрограмм.
Главная (вызывающая) – выполняет ввод исходных данных, обращение к процедуре EU, вывод результатов.
Процедура EU – Реализация метода Ейлера, обращение к процедуре RP.
Процедура RP – вычисление функций правых частей системы уравнений, обращение к функции G.
Функция G – вычисление секундного массового расхода газа.
Программные обозначения.
Параметры, которые задаются в процедуре RP.
Ds1, Ds2 – диаметры впускных отверстий в первую и вторую полости соответственно (м);
Dpotr1, Dpotr2 - диаметры выпускных отверстий из первой и второй полости соответственно (М).
Параметры, которые задаются в вызывающей программе.
Jm – порядок истемы уравнений;
t0 начальное значение времени (с);
tk :=0.1- время интегрирования (с);
h:= 0.0000001 – шаг интегрирования (с);
xp := 0.0 – «время» печати (с);
hp := 0.0010 – «шаг» печати (с);
mu:=0.9 – коэффициент расхода;
Pv:=20.0*100000 – давление газа в источнике питания (первый операнд, бар);
Pa:=1.0*100000100000 – давление газа в отсеке (первый операнд, бар);
Tv:= 293.16 - температура газа в источнике питания (град. К);
Ta:= 293.16 - температура газа в отсеке (град. К);
m:=0.05 – масса подвижных частей (кг);
Xmax:=0.007 – максимальный ход поршня (м);
per:=0.02 – длительность периода (с);
gam:=0.5 - скважность;
nu:=0.0 – коэффициент нагрузки (н/м);
xs:=0.0 – начальные условия по координате;
v:=0.0 – начальные условия по скорости;
dp:=0.007 – диаметр поршня (м);
Sp:=(pi*Dp*Dp)/4;
k:=1.4 – коэффициент абиабаты;
Bk:=0.528 – критическое отношение давлений;
k0:=exp(0.5*ln(k)+((k+1)*(ln(2/(k+1)))/(2*(k-1))));
R:=287.0 – газовая постоянная (дж/кг*К);
Текст программы.
Program PnevmoPrivod;
Label 1;
type
mas = array[1..6] of real;
var
t0, h, t, tk :real;
yin, yout, fout :mas;
alfa,x,xp, hp :real;
F :text;
i,jm :integer;
per,gam,tf,nnn,Fdv,Fro,Fsum,mu,sv,Pv,Pnas,Dpotr1,Dpotr2,Pa,Tv:real;
rn,v,tn,pn,T1,Ta,Dp,Dp1,Dp2,Ds,Ds1,Ds2,Sp,Ss,Dpotr,Spotr,nu,htr,k,Bk:real;
xs,Gv,Gn,Xmax,k0,ss1,ss2,spotr1,spotr2,W,T2,R,M,W1,Fp,pp2,pn1:real;
function g(p1,p2,r,t,mu,s:real):real;
var p,y:real;
begin
p:=p2/p1;
if p>=1.0 then Y:=0.0
else if p>bk then
Y:=(1/k0)*(sqrt((2*k)/(k-1)))*(sqrt((exp(ln(p)*2/k))-(exp(ln(p)*(k+1)/k))))
else Y:=1;
G:=(mu*k0*s*p1*Y)/(Sqrt(r*t));
end;
procedure RP(var t0 :real;var yin,fout :mas);
var ppv,pp1,x,y,z:real;
begin
tf:=t0-(per*nnn);
if tf>=(per*gam) then begin
Ds1:=0.002;
Ds2:=0.0;
Dpotr1:=0.0;
Dpotr2:=0.004;
Ss1:=(pi*Ds1*Ds1)/4;
Ss2:=(pi*Ds2*Ds2)/4;
Spotr1:=(pi*Dpotr1*Dpotr1)/4;
Spotr2:=(pi*Dpotr2*Dpotr2)/4;
end else begin
Ds1:=0.0;
Ds2:=0.002;
Dpotr1:=0.004;
Dpotr2:=0.0;
Ss1:=(pi*Ds1*Ds1)/4;
Ss2:=(pi*Ds2*Ds2)/4;
Spotr1:=(pi*Dpotr1*Dpotr1)/4;
Spotr2:=(pi*Dpotr2*Dpotr2)/4;
end;
if tf>=per then nnn:=nnn+1;
T1:=yin[1]/(yin[2]*r);
ppv:=(k*r*Tv)/(k-1);
pp1:=(k*r*T1)/(k-1);
Gv:=g(pv,yin[1],r,Tv,mu,ss1);
Gn:=g(yin[1],pa,r,T1,mu,spotr1);
fout[1]:=(k-1.0)*(ppv*Gv-pp1*Gn-(k*yin[1]*Sp*yin[5])/(k-1.0))/(W+Sp*yin[6]);
fout[2]:=(Gv-Gn-yin[2]*Sp*yin[5])/(W+Sp*yin[6]);
T2:=yin[3]/(yin[4]*r);
ppv:=(k*r*Tv)/(k-1);
pp1:=(k*r*T2)/(k-1);
Gv:=g(pv,yin[3],r,Tv,mu,ss2);
Gn:=g(yin[3],pa,r,T2,mu,spotr2);
fout[3]:=(k-1.0)*(ppv*Gv-pp1*Gn+(k*yin[3]*Sp*yin[5])/(k-1.0))/(W-Sp*yin[6]);
fout[4]:=(Gv-Gn+yin[4]*Sp*yin[5])/(W-Sp*yin[6]);
Fdv:=Sp*(yin[1]-yin[3])-h*yin[5]-nu*yin[6];
{1} if (yin[6]>-xmax) and (yin[6]<xmax) then
Fro:=0.0
else
{2} if (Fdv>0.0) and (yin[5]>0.0) and (yin[6]>=xmax)
then begin
Fro:=Fdv;
yin[6]:=xmax;
yin[5]:=0.0
end
else
{3} if (yin[6]=xmax) and (Fdv>0.0) and (yin[5]=0.0)
then begin
Fro:=Fdv;
yin[6]:=xmax;
yin[5]:=0.0
end
else
{4} if (yin[6]>=xmax) and (Fdv<0.0) and (yin[5]>0.0)
then begin
Fro:=0.0;
yin[6]:=xmax;
yin[5]:=0.0
end
else
{5} if (yin[6]=xmax) and (Fdv<=0.0) and (yin[5]<=0.0)
then
Fro:=0.0
else
{6} if (yin[6]<=-xmax) and (Fdv<0.0) and (yin[5]<0.0)
then begin
Fro:=Fdv;
yin[6]:=-xmax;
yin[5]:=0.0
end
else
{7} if (yin[6]=-xmax) and (Fdv<0.0) and (yin[5]=0.0)
then begin
Fro:=Fdv;
yin[6]:=-xmax;
yin[5]:=0.0
end
else
{8} if (yin[6]<=-xmax) and (Fdv>0.0) and (yin[5]<0.0)
then begin
Fro:=0.0;
yin[6]:=-xmax;
yin[5]:=0.0
end
else
{9} if (yin[6]=-xmax) and (Fdv>=0.0) and (yin[5]>=0.0)
then
Fro:=0.0;
fout[5]:=1/m*(Fdv-Fro);
fout[6]:=yin[5];
{ end; }
end;
procedure eu(var t0, t, h, xp :real; varjm :integer;var yin, yout :mas);
var i :integer;
{ fout :mas;}
begin
while t <= xp do
begin
rp(t0, yin, fout);
for i := 1 to jm do
yout[i] := yin[i] + h * fout[i];
t:= t0 + h;
for i := 1 to jm do
yin[i] := yout[i];
t0 :=t;
end;
end;
BEGIN
jm:=6;
t0 := 0.0;
tk :=0.1;
h:= 0.0000001;
xp := 0.0;
hp := 0.001;
mu:=0.9;
Pv:=2.0*100000*10;
{Pnas:=1.0*100000*20;}
Pa:=1.0*100000*1;
Tv:= 293.16;
Ta:= 293.16;
T1:= 293.16;
t2:=t1;
Ds1:=0.002;
Ds2:=0.0;
Dpotr1:=0.0;
Dpotr2:=0.002;
Ss1:=(pi*Ds1*Ds1)/4;
Ss2:=(pi*Ds2*Ds2)/4;
m:=0.05;
Spotr1:=(pi*Dpotr1*Dpotr1)/4;
Spotr2:=(pi*Dpotr2*Dpotr2)/4;
Xmax:=0.007;
per:=0.02;
gam:=0.5;
nu:=0;
nnn:=0;
xs:=0;
v:=0;
dp:=0.007;
Sp:=(pi*Dp*Dp)/4;
k:=1.4; {}
Bk:=0.528;
k0:=exp(0.5*ln(k)+((k+1)*(ln(2/(k+1)))/(2*(k-1)))); {}
writeln(k0);
R:=287; {}
W:=Sp*Xmax*1.2; {0.2 litra}
yin[1]:=Pa;
yin[2]:=yin[1]/(R*t1);
yin[3]:=Pa;
yin[4]:=yin[3]/(R*t2);
yin[5]:=xs;
yin[6]:=v;
Writeln(yin[1],' ',yin[2]);
Writeln(yin[3],' ',yin[4]);
writeln(yin[5],' ',yin[6]);
writeln;
{ Writeln(f,' P 1 ',' P 2 ',' X ',' V ',' t '); }
Writeln(' P 1 ',' P 2 ',' X ',' V ',' t ');
while t<=tk do
begin
eu(t0, t, h, xp, jm, yin, yout);
pn:=yout[1]/100000.0; {Pa v atmosfer}
pn1:=yout[3]/100000.0;
tn:=yout[1]/(yout[2]*r);
for i := 1 to jm do
yin[i] := yout[i];
{If yin[5]>Xmax then goto 1;}
t0:= t;
xp := xp + hp;
writeln(pn:5:2,' ',pn1:5:2,' ',yin[6]:5,' ',yin[5]:5,' ',t:3{,' ',Fro,' ',Fdv},tf:3);
{ writeln(f,pn:5:2,' ',pn1:5:2,' ',yin[6]:5,' ',yin[5]:5,' ',t:3);
writeln(f,Ds1,' ',Ds2,' ',Dpotr1,' ',Dpotr2,' ',t:3); }
{readkey;}
end;
{Close(f);}
END.
- «Системы автоматизации и управления». Лабораторная работа №4 Изучение назначения, устройства, принципа действия и характеристик
- Методические указания
- Предисловие
- Введение.
- 1. Газовые и пневматические исполнительные устройства мехатронных модулей систем управления беспилотных летательных аппаратов.
- 1.1. Классификация исполнительных устройств систем управления летательных аппаратов.
- 1.6. Лопастной исполнительный двигатель с управлением « на входе и выходе»
- 1.7. Исполнительный двигатель сгрп открытого типа.
- 1.8. Поворотное золотниковое газораспределительное устройство исполнительного двигателя открытого типа с «управлением «на входе».
- 1.9. Газораспределительное устройство «струйная трубка» исполнительного двигателя закрытого типа управлением «на входе и выходе».
- 1.11. Клапанное газораспределительное устройство исполнительного двигателя с управлением «на выходе» («сопло – заслонка»).
- 1.2.Математические модели газовых и пневматических рулевых приводов.
- Программа для расчета динамических характеристик исполнительного двигателя системы рулевого привода.
- Библиографический список